Что послужило главной причиной образования многочисленных полезных ископаемых в недрах урала


Полезные ископаемые Урала - месторождения, руды

 

Урал – это богатая земля, окутанная тайнами и легендами, а полезные ископаемые, что залегают в недрах этой местности, не пересчитать. Из-за сложного геологического строения, высокой тектонической активности, в этом месте можно найти огромное количество редких металлов и минералов. Разработка полезных ископаемых Уральских гор началась еще несколько столетий назад.

Даже во времена Петра I, она ценилась большими запасами драгоценных камней, а также, завораживающими горными вершинами и мистическими пещерами. Сейчас, почти каждый уголок гор воспет в легендах и сказаниях, где люди объясняют большое количество ресурсов, которые, как по волшебству, скопились в одном месте. Карта полезных ископаемых Урала пестрит разноцветными зонами, которые показывают огромные залежи драгоценных, черных и цветных металлов.

Особенности Уральских гор

Сегодня на рудниках, шахтах и карьерах Урала, добывается до 55 полезных ископаемых, которые важны для производства. Богатство местности объясняется тем, что горы образовались при стыковке двух тектонических плит – Русской и Западносибирской. В результате этого, там и сейчас происходят небольшие колебания земной коры. При исследовании местности, ученые пришли к одному мнению: большинство минералов Урала, которые находятся на поверхности и в недрах гор – результат извержения древнего вулкана. Базальты, диабазы, порфириты, долериты – все это вырвалось наружу тысячи лет назад, когда еще здесь бушевала магма.

Каменные ископаемые Урала ценны не только для добычи, но и для археологического исследования истории древнего мира, который существовал за миллионы лет до появления человека. По историческим сведеньям, в эпоху палеозоя здесь было Пермское море, которое исчезло во время резкого похолодания. Тысячи доисторических существ оставили свои отпечатки на каменных глыбах, в янтарной смоле. Благодаря этим находкам, можно предположить, какие животные жили на этой территории.

На уральских горах были найдены богатые залежи металлических и неметаллических руд, драгоценных камней и редких химических минералов. Большинство из них образовались в следствие метаморфического и магматического процесса:

  • Железные;
  • Хромовые;
  • Медные;
  • Никелевые;
  • Алюминиевые;
  • Асбестовые;
  • Драгоценные металлы;
  • Поделочные камни.

Горы подвергались и осадочному воздействию. Камни размывались и выветривались, обнажая полезные ископаемые, делая их добычу намного легче.


Железные руды Урала

Одно из самых распространенных ценных ископаемых в этой области – магнитный железняк. Именно на Урале сконцентрированы большие скопления этого редкого материала. Магнетит представляет собой минерал черно-металлического цвета, он хорошо притягивается к магниту, благодаря чему и получил свое название. Это сырье очень важно для производства чугуна, стали и металлических сплавов. Российские залежи магнитного железняка известны по всему миру, имеют огромную ценность.

Но, больше всего в окрестностях Урала добывается бурого железняка, ископаемого с большим количеством металла в составе. Большая часть чугуна производится именно из этого сырья. Также встречается и красный железняк, гематит, железная следа. В промышленности они имеют второстепенное значение, их используют для добавления в сплавы, чтобы придать им более пластичных или твердых свойств.

Разрабатывать полезные ископаемые Урала начали еще во времена Петра I, но до сих пор многие рудники не истощились. Они образовались благодаря осаждению горных пород, а в состав входят хром, никель и кобальт.

Также, здесь добывают сидериты, которые содержат 30% железа. Одно из самых крупных месторождений – Бакальское. В этой местности ведется добыча большого количества железных руд. Здесь одно из крупнейших месторождений бурого и магнитного железняка, где содержание железа более 40%.

Карьер почти разработан, и, если его тщательно рассмотреть, можно заметить разнослойность пород, которыми богата эта местность. Бурые и зеленые пласты – это железняк, он выходит на поверхность, они переслаиваются со сланцами.

Месторождения Северо-Ивдельского железорудного района богаты магнетитами, мартитами и бурыми железняками. Этот источник более молодой, а содержание металла в породе более 40%. Недалеко от этих залежей расположился Серовский завод, где перерабатывается большая часть всех минералов, которые добываются в этой местности.

Недалеко от этой местности находится Богословский рудник, который богат залежами руды с содержанием хрома и красным железняком. Их добывают шахтным способом, породы залегают на глубине более 500 метров. Ценная никелевая руда добывается в этом же регионе, на Свердловском месторождении. Также, здесь нашли и большие залежи глинозема, который является источником алюминия, и кремнезема.

Самым разнообразным по праву можно считать Волковское месторождение. Здесь, в горных породах нашли огромное количество меди, никеля, алюминия, фосфора, и ванадиевых руд. Для разработки этой местности был построен Красноуральский медеплавильный комбинат, где выделяют медный и апатитовый концентрат.

Месторождения железной руды уже давно разведаны и разрабатываются. Запасы постепенно истощаются. Сейчас практически нет богатых месторождений на Урале, большинство из тех, что известны человеку, бедные, или средние.


Цветные металлы Урала

На Урале сконцентрировано не только большое количество черного металла, но и цветных руд. Они залегают в горных пластах, а для их разработки используются карьеры и шахты.

Медь

Уральские горы очень богаты медными рудниками. Предприятия, которые расположены в этой местности занимают ведущее место не только в России, но и во всем мире. Было построено несколько комбинатов, для непосредственной обработки сырья в месте добычи Уральских ископаемых:

  • Медногорский,
  • Красноуральский,
  • Среднеуральский,
  • Кировоградский

На медных предприятиях, в процессе переработки ресурсов Урала, образуются и другие ценные металлы: золото, кадмий, селен, кадмий, платина, цинк, свинец, серебро. Здесь из меди отливаются заготовки, которые в дальнейшем отправляются на заводы, для дальнейшей обработки.

Алюминий

Также здесь добывают большое количество алюминиевой руды, местность богата на бокситы – минералы, с повышенным содержанием этого метала (до 30%). Первое месторождение на Урале, называлось красная шапочка, из-за специфического окраса верхушки горы. Здесь и образовался первый металлургический комбинат, по производству алюминиевых чушек – заготовок. Сейчас этот участок разрабатывается Богословским заводом, а рудник переименовали в Североуральский.

На Среднем Урале ситуация немного хуже. Предприятия, которые расположены в этой части гор, страдают от недостатка сырья, так как рудники, где они строились, уже истощились. Остались только мелкие залежи, они медленно разрабатываются и менее выгодны для производства алюминия.

Никель

Обширны на Урале и залежи никеля. Сейчас найдено только одно крупное месторождение, которое называется Липовское или Ржевское. В отличие от железных руд, они образовались из-за высокой вулканической активности, причиной появления здесь больших залежей этого редкого метала стали ветер и вода. Путем осаждения горная порода разрушается, а ее твердая основа выходит на поверхность.


Драгоценные камни Урала

Если о черных и цветных металлах известность практически не распространяется, то о том, что на Урале огромные залежи драгоценных камней знают все. Именно самоцветы этих гор стали причиной бесчисленных легенд и старосказаний. Большинство драгоценных камней формируются не в земной коре, а в мантии, где высокая температура и условия повышенного давления. Драгоценные ископаемые Урала образовались благодаря высокой вулканической активности в этой местности.

Но существует и осадочный путь формирования камней – малахита, яшмы, циркона, опала. Они образуются под воздействием постоянного выветривания и омывания поверхностей. Твердые породы, которые не подвержены этому влиянию, наслаиваются друг на друга. Образуется интересный послойный рисунок, который можно проследить на ювелирных изделиях из этих материалов.

Об Уральской местности ходит слух, что драгоценные камни можно найти даже в огороде, если глубоко и внимательно копать. На самом деле, жители этой местности несколько столетий назад, находили огромное количество самоцветов в реках, при обработке земли и в колодцах.

Аметист – это полудрагоценный камень, часто используется в украшениях, из-за яркого насыщенного цвета. Образуется он в горных породах, где залегают марганец и железо. Под воздействием высоких температур и давления. Здесь есть действующие рудники, по добычи этого минерала. Они относятся к полезным ископаемым Южного Урала.

Также разрабатываются месторождения изумрудов, топазов и алмазов. Учитывая особенность тектонической структуры, можно найти камни высокого качества, что редко встречается в природе. Славится Уральский край и тем, что здесь месторождения прозрачных камней розового кварца – это очень редкий камень, который ценится ювелирами.

Раньше на Урале было большое месторождение александритов – большие яркие драгоценные камни, с высокой степенью прозрачности. Сейчас этот родник полностью выработан и закрыт. Это пятый по цене камень, встречается в природе очень редко, а купить его практически невозможно.

Урок № 14 «Метаморфические породы» | Мир вулканов

Породы образуются на Земле в виде магматических, осадочных или метаморфических пород. Магматические породы образуются, когда порода нагревается до точки плавления, которая образует магму . Осадочные породы образуются в результате цементирования отложений, уплотнения (сжатия) отложений или перекристаллизации новых минеральных зерен, которые больше, чем исходные кристаллы. Метаморфические породы образуются под действием тепла и давления, превращая исходную или материнскую породу в совершенно новую породу. Материнская порода может быть осадочной, магматической или даже другой метаморфической породой. Слово «метаморфический» происходит от греческого языка и означает «Чтобы изменить форму».

На диаграмме выше показано, как породы на Земле постоянно менялись с течением времени от одного типа породы к другому. Это изменение типов горных пород называется «рок-циклом».

Твердая порода может быть превращена в новую породу с помощью напряжений, вызывающих повышение температуры и давления.Есть 3 основных фактора, вызывающих метаморфизм. Факторы, вызывающие повышение температуры, давления и химические изменения, - это три агента, которые мы собираемся изучить.

Повышение температуры может быть вызвано тем, что слои отложений погружаются все глубже и глубже под поверхность Земли. По мере того, как мы спускаемся под землю, температура повышается примерно на 25 градусов по Цельсию на каждый километр, который мы спускаемся. Чем глубже залегают слои, тем выше становятся температуры.Большой вес этих слоев также вызывает повышение давления, что, в свою очередь, вызывает повышение температуры.

Опускание слоев горных пород в зонах субдукции вызывает метаморфизм двумя способами; эффект сдвига пластин, скользящих друг мимо друга, заставляет камни, вступающие в контакт с нисходящими породами, изменяться. Некоторая часть нисходящей породы расплавится из-за этого трения. Когда горная порода плавится, она считается магматической, а не метаморфической, но порода рядом с расплавленной породой может быть изменена теплом и стать метаморфической породой.На диаграмме выше показано, где метаморфическая порода (ЖЕЛТАЯ ЗОНА) может образовываться в зоне субдукции.

Есть 3 фактора, которые вызывают повышение давления, что также приводит к образованию метаморфических пород . Эти факторы:

1.

Огромный вес вышележащих слоев наносов.

2.

Напряжения от столкновения плит в процессе горообразования.

3.

Напряжения, вызванные скольжением плит друг о друга, например напряжения сдвига в зоне разлома Сан-Андреас в Калифорнии.

Факторы, вызывающие химические изменения в горных породах, также способствуют образованию метаморфических пород. Очень горячие жидкости и пары из-за экстремального давления могут заполнить поры существующих горных пород. Эти жидкости и пары могут вызывать химические реакции, которые со временем могут изменить химический состав материнской породы.

Метаморфизм может быть мгновенным, как при раскалывании горных пород на границах плит, или может длиться миллионы лет, как при медленном остывании магмы, погребенной глубоко под поверхностью Земли.

Метаморфические породы могут образовываться тремя способами. Три типа метаморфизма: Контактный, Региональный и Динамический метаморфизм.

Контактный метаморфизм происходит, когда магма вступает в контакт с уже существующим телом породы. Когда это происходит, температура существующих горных пород повышается, а также в них проникает жидкость из магмы. Площадь контакта магмы обычно небольшая, от 1 до 10 километров.При контактном метаморфизме образуются необслоенные (породы без спайности ) породы, такие как мрамор, кварцит и роговики.

На приведенной выше диаграмме магма проникла в слои известняка, кварцевого песчаника и сланца. Тепло, произведенное магматической камерой , превратило эти осадочные породы в метаморфические породы мрамор, кварцит, роговик.

Региональный метаморфизм происходит на гораздо большей территории.Этот метаморфизм дает такие породы, как гнейс и сланец. Региональный метаморфизм вызван крупными геологическими процессами, такими как горообразование. Эти камни, когда оказываются на поверхности, демонстрируют невероятное давление, которое заставляет камни изгибаться и ломаться в процессе горообразования. Региональный метаморфизм обычно приводит к образованию слоистых пород, таких как гнейсы и сланцы.

Динамический метаморфизм также происходит из-за горообразования. Эти огромные силы тепла и давления заставляют камни изгибаться, складываться, дробиться, сплющиваться и расслаиваться.

Метаморфические породы почти всегда тверже осадочных. Обычно они такие же твердые, а иногда и тверже, чем вулканические породы. Они образуют корни многих горных цепей и выходят на поверхность после размывания более мягких внешних слоев горных пород. Многие метаморфические породы сегодня встречаются в горных регионах и являются хорошим индикатором того, что древние горы присутствовали в областях, которые сейчас представляют собой низкие холмы или даже плоские равнины. Метаморфические породы делятся на две категории - фолиаты и нефолиаты.

Фолиаты состоят из большого количества слюд и хлоритов. Эти минералы имеют очень четкую спайность. Слоистые метаморфические породы будут расщепляться по линиям спайности, параллельным минералам, из которых состоит порода. Сланец, например, разделится на тонкие листы. Foliate происходит от латинского слова, которое означает листы, как в листах бумаги в книге.

Ил и глина могут откладываться и сжиматься в осадочных сланцах.Слои сланца могут становиться все глубже и глубже в процессе отложения. Отложение - это отложение породообразующего материала любым природным фактором (ветер, вода, ледники) с течением времени. Поскольку эти слои находятся под землей, температура и давление становятся все больше и больше, пока сланец не превратится в сланец. Сланец - это мелкозернистая метаморфическая порода с идеальной спайностью, которая позволяет ей расщепляться на тонкие листы. Сланец обычно имеет полосу от светло-коричневого до темно-коричневого. . Сланец образуется в результате низкосортного метаморфизма, вызванного относительно низкими температурами и давлениями.

Сланец на протяжении многих лет использовался человеком по-разному. Одно из применений сланца - изготовление надгробий или надгробий. Сланец не очень твердый и легко поддается резке. Проблема сланца - его идеальный раскол. Сланцевые надгробия будут трескаться и раскалываться по этим плоскостям спайности, поскольку вода просачивается в трещины и замерзает, что приводит к расширению.Это замораживание-оттаивание, замораживание-оттаивание со временем раскололо надгробие. Сегодня надгробия изготавливаются из самых разных пород, из которых наиболее широко используются гранит и мрамор. Сланец также использовался для меловых досок. Черный цвет был хорош в качестве фона, и камень легко очищался водой. Сегодня использовать этот камень не очень выгодно из-за его веса, а также из-за его расщепления и растрескивания со временем.

Сланец - метаморфическая порода средней степени злокачественности.Это означает, что он подвергался большему воздействию тепла и давления, чем сланец, который является метаморфической породой низкого качества. Как вы можете видеть на фото выше, сланец - более крупнозернистая порода. Отдельные зерна минералов можно увидеть невооруженным глазом. Многие из исходных минералов превратились в хлопья. Поскольку он был сдавлен сильнее, чем сланец, его часто находят сложенным и мятым. Сланцы обычно называют по основным минералам, из которых они образованы. Битотитовый слюдяной сланец, роговая обманка сланец, гранат-слюдяной сланец и тальковый сланец являются некоторыми примерами этого.

Гнейс - метаморфическая порода высокого качества. Это означает, что гнейс подвергся большему воздействию тепла и давления, чем сланец. Гнейс крупнее сланца, с отчетливой полосчатостью. Эта полоса имеет чередующиеся слои, состоящие из разных минералов. Минералы, входящие в состав гнейса, такие же, как и гранит. Полевой шпат - важнейший минерал, из которого состоят гнейсы, наряду с слюдой и кварцем.Гнейс может образоваться из осадочной породы, такой как песчаник или сланец, или в результате метаморфизма грантита изверженной породы. Гнейс может использоваться человеком как брусчатка и строительный камень.

Non-Foliates - метаморфические породы, которые вообще не имеют спайности. Кварцит и мрамор - два примера нефолиатов, которые мы собираемся изучить.

Кварцит состоит из метаморфизованного песчаника.Кварцит намного тверже песчаника материнской породы. Он образуется из песчаника, который вступил в контакт с глубоко захороненными магмами. Кварцит похож на свою материнскую породу. Лучший способ отличить кварцит от песчаника - это разбить камни. Песчаник расколется на множество отдельных песчинок, а кварцит расколется на зерна.

Мрамор представляет собой метаморфизованный известняк или доломит. И известняк, и доломит содержат большое количество карбоната кальция (CaCO3).У мрамора много кристаллов разных размеров. Мрамор имеет много цветовых вариаций из-за примесей, присутствующих при его формировании. Некоторые из различных цветов мрамора: белый, красный, черный, крапчатый и полосатый, серый, розовый и зеленый.

Мрамор намного тверже исходного камня. Это позволяет ему покрыться лаком, что делает его хорошим материалом для использования в качестве строительного материала, изготовления раковин, ванн и резьбы по камню для художников. Сегодня надгробия изготавливают из мрамора и гранита, потому что оба эти камня очень медленно выветриваются и хорошо режутся с острыми краями.

Мрамор добывается в Вермонте, Теннесси, Миссури, Джорджии и Алабаме.

Напишите ответы на следующие вопросы полными предложениями на листе бумаги.

1.

Напишите своими словами определение метаморфической породы.

2.

Какие три агента метаморфизма?

3.

Какие три типа метаморфизма?

4.

Напишите своими словами определение рок-цикла.

.

Минералы, элементы и земная кора

Введение

Минералы - это вещества, естественным образом образующиеся в Земной шар. Они имеют определенный химический состав и структуру. Известно более 3000 минералов. Некоторые редки и драгоценны, такие как золото и алмаз, а другие более обычные, например, кварц. Делать Вы знаете еще какие-нибудь образцы минералов с Земли?

Как и все вещества, минералы состоят из элементы.

Всего около сотни элементов, и они основные строительные блоки всего, что нас окружает. Их можно найти либо в чистом виде, либо в химическом сочетании с другими элементами, чтобы делать соединения. Соединение - это два или более элемента, химически связанных все вместе.

Что вам понадобится

  • Копия Периодической таблицы Менделеева.

Деятельность

Элементы земной коры

Почти 99% минералов, составляющих Землю корка состоит всего из восьми элементов.Большинство этих элементов встречаются в сочетании с другими элементами в виде соединений. Минералы - это элементы или соединения, которые естественным образом встречаются в земной коре. Скалы - это смеси образован из минералов. Подобно тому, как элементы являются строительными блоками минералов, поэтому минералы образуют строительные блоки горных пород. В таблице 1 приведены некоторые информация о наиболее распространенных элементах земной коры по порядку изобилия.

Название элемента

Символ

Массовый процент земной коры

Кислород

О

47

Кремний

Si

28

Алюминий

Al

8

Утюг

Fe

5

Кальций

Ca

3.5

Натрий

Na

3

Калий

К

2,5

Магний

мг

2

Все остальные элементы

1

Таблица 1 Элементы земной коры

Прочие элементы включают медь, уран, золото. и серебро.Хотя они относительно редки, они очень важны. человечеству.

Вопрос 1. В таблице 1 показано относительное количество элементов, составляющих Землю. корочка. Нарисуйте гистограмму, чтобы показать эту информацию.

Вопрос 2. Какой элемент земной коры самый распространенный?

Вопрос 3. Какой самый редкий элемент в земной коре из названных в таблице 1?

Вопрос 4. Наиболее распространенные элементы земной коры редко встречаются на их своя. Обычно они встречаются вместе. Подскажите, почему это так.

Вопрос 5. Что мы называем двумя или более элементами, химически соединенными вместе?

Вопрос 6. Подскажите, какой элемент в таблице 1 может быть самым дорогим. Дать причина, по которой вы не можете быть уверены в своем прогнозе.

Наименования и химический состав минералов

В таблице 2 приведены названия некоторых минералов и их химические формулы.Химическая формула минерала говорит нам, что элементы, которые он содержит, и в каких пропорциях.

Название минерала

Химическая формула

Сколько атомов каждого элемента присутствует в формула

Полезный элемент

Использование этого элемента

Галена

ПбС

Свинец x 1

Сера x1

Свинец

Пирит

FeS 2

Железо x 1

Сера x 2

Сера (пирит не используется в качестве железной руды)

Халькопирит

CuFeS 2

Халькоцит

Cu 2 S

Бокситы

Al 2 O 3

Магнетит

Fe 3 O 4

Гематит

Fe 2 O 3

Рутил

TiO 2

Таблица 2 Минеральные названия и химический состав

Вопрос 7. Минерал галенит содержит элементы свинца и серы, объединенных в Соотношение 1: 1. Половина атомов в минерале - свинец. В пирите есть железо и сера в соотношении 1: 2; только треть атомов железо.

Заполните столбцы, озаглавленные Сколько атомов каждого элемента присутствует. в формуле и полезном элементе в таблице 2 (выше). Используйте ваш Таблица Менделеева вам в помощь.

Вопрос 8. Какой из минералов халькопирит и халькоцит содержит наибольшее количество доля атомов меди? (Подсказка. Сложите количество различных атомов в каждом минерале и определите, сколько из них атомов меди).

Вопрос 9. Подскажите, какой минерал меди было бы наиболее выгодно добывать медь? Объясните причину, по которой вы не можете быть уверены в своем прогнозе.

Вопрос 10. Используйте свои исследовательские навыки, чтобы узнать об использовании элементов в столбец полезных элементов таблицы 2 и поместите их в столбец использования. этой таблицы.

Вопрос 11. Для каждого из полезных элементов в Таблице 2 найдите:

их свойства

их внешний вид

их дата открытия

как они получили свои имена

место каждого в Периодической таблице.

.

3 Технологии в разведке, добыче и переработке | Эволюционные и революционные технологии в горном деле

, естественно, имеет мелкие и ультратонкие размеры и обычно не требует дробления или, иногда, даже измельчения. После измельчения для выделения кварца, полевого шпата и слюды для концентрирования каждый из минералов подвергается еще одной стадии измельчения, чтобы соответствовать спецификациям сверхмелкозернистости для коммерческого рынка, особенно в качестве наполнителя.Перед флотацией рудной матрицы в фосфатах Флориды дробление или измельчение не требуется, но после удаления загрязнений концентрат измельчается перед производством фосфорной кислоты. В агрегатной и песчаной промышленности обычно производится множество крупногабаритных изделий с разной стоимостью.

Снижение стоимости энергии - один из факторов, представляющих интерес при переработке промышленных минералов. Для тонкого и ультратонкого измельчения промышленности необходимы более качественные строительные материалы для оборудования, поскольку многие минералы, такие как кварц, обладают высокой абразивностью.В последние годы проявился интерес к разработке химикатов, называемых «шлифовальные добавки». Однако результаты испытаний были неоднозначными, а экономические выгоды неопределенными. Необходимы дальнейшие исследования использования химикатов для снижения стоимости тонкого и ультратонкого измельчения.

Переработчики угля остро нуждаются в системе измельчения, которая сводит к минимуму образование мелких частиц. Обработка мелких частиц угля (менее 0,5 миллиметра) стоит в три-четыре раза больше, чем обработка крупных частиц угля (более 0,1 мм).5 миллиметр). Кроме того, содержание влаги в мелких частицах обычно более чем в четыре раза превышает содержание влаги в крупных частицах, что является дополнительным штрафом.

Физическое разделение

Физическое разделение включает в себя (1) отделение различных минералов друг от друга и (2) отделение твердых веществ (минералов) от жидкости (воды). Краткое обсуждение, которое следует ниже, включает только основные процессы разделения минералов. Флотация, несомненно, является наиболее важным и широко используемым процессом разделения полезных ископаемых, включая металлы, промышленные минералы (Lefond, 1975) и уголь.

Практически все процессы разделения проводятся в водной суспензии. Подавляющее большинство минералов концентрируется мокрым способом, но все минеральные продукты продаются как материалы с низким содержанием влаги. Эти процессы включают методы гравитационного разделения и флотацию. Вода - один из самых важных параметров в методах мокрой сепарации. Большинство минеральных заводов работают в замкнутом круговороте воды в соответствии с нормативными требованиями, поскольку технологическая вода часто вызывает экологические проблемы (Ripley et al., 1996).Поэтому обезвоживание считается важным этапом в большинстве процессов и является отдельной темой для исследований.

Большинство процессов физического разделения проводятся во влажном состоянии, но доступность и стоимость воды становятся проблемой для большинства операций по переработке полезных ископаемых. Ряд физических разделений проводится на сухом сырье, часто по причинам, связанным с самим процессом разделения. Сухие процессы включают электростатическую и электродинамическую сепарацию, сухую магнитную сепарацию, разделение на воздух, отмучивание воздухом, сухое циклонирование и механизированную сортировку.Многие процессы разделения промышленных минералов также являются сухими. Например, обработка песчаных пляжей титана, циркония, редкоземельных элементов и некоторых радиоактивных минералов зависит от методов сухой сепарации. Процессы разделения сухого сырья обычно разрабатываются или улучшаются поставщиками и пользователями, но дополнительные исследования будут оправданы.

Гравитационное разделение

Гравитационная сепарация (включая процессы, в которых используются другие силы в качестве дополнительных) мало используется в процессах для металлических руд, поскольку источники руд, поддающихся гравитационной сепарации, сейчас редки.Исключение составляют частицы свободного золота из-за большого различия в плотности между золотом и обычными жильными минералами, а также олово, титан, цирконий и некоторые редкоземельные минералы, которые могут быть эффективно сконцентрированы путем сочетания гравитационных, магнитных и электрических процессов. . Продолжаются инновации в методах гравитационного разделения металлических минералов, а также в некоторых промышленных минеральных процессах, но отработанные технологии и конструкции машин подходят для металлических руд и грубого угля.Однако инновации могут быть сделаны с помощью разработки недорогих методов гравитационного разделения, которые можно использовать для извлечения небольших количеств тяжелых минералов из хвостов флотации при добыче металлов. Использование многозарядных полей для разделения частиц может улучшить гравитационное разделение в сочетании с другими процессами.

Некоторые методы гравитационного разделения могут использоваться для обработки мелких частиц, если существует большая разница в плотности между желаемыми и нежелательными минералами. Например, на золотодобывающих предприятиях ряд гравитационных устройств, старых и новых, используется для извлечения относительно крупного золота.За последние несколько лет гравитационные сепараторы, которые используют преимущества дифференциальной плотности в высокоградиентном поле центробежной силы (например, сепараторы Knelson и Falcon), успешно использовались для золота. Более старые устройства (например, спирали с меньшими центробежными силами, защемленные шлюзы и конусы Рейхерта) были адаптированы для других тяжелых минералов.

При разделении тяжелых или плотных сред используется суспензия мелких тяжелых минералов (магнетита или ферросилиция), чтобы гарантировать, что кажущаяся плотность суспензии является промежуточной между плотностью тяжелых и легких частиц.Легкие частицы всплывают на поверхность и отделяются. Обычно разделение происходит в резервуаре-отстойнике. В некоторых случаях циклон используется для создания центробежной силы, способствующей разделению минералов. Минерал, используемый в качестве среды, перерабатывается магнитным способом. Этот метод широко используется для угля и для удаления сланца из строительных заполнителей. Ранняя работа была сделана для разработки недорогой, эффективной, безопасной и экологически приемлемой «настоящей» тяжелой жидкости, но не привела к коммерческому успеху (Khalafalla and Reimers, 1981).По-прежнему необходимы исследования в области металлургических и экономичных технологий для металлургической и неметаллической промышленности.

.

Функции углеводов в организме: (EUFIC)

Последнее обновление: 14 января 2020 г.

В этой части нашего обзора углеводов мы объясняем различные типы и основные функции углеводов, включая сахара. Чтобы узнать, как потребление углеводов связано со здоровьем, обратитесь к статье «Углеводы полезны или вредны для вас?».

1. Введение

Наряду с жирами и белками углеводы являются одним из трех макроэлементов в нашем рационе, основная функция которых - обеспечивать организм энергией.Они встречаются во многих различных формах, таких как сахар и пищевые волокна, а также во многих различных продуктах, таких как цельнозерновые, фрукты и овощи. В этой статье мы исследуем разнообразие углеводов, содержащихся в нашем рационе, и их функции.

2. Что такое углеводы?

В основном углеводы состоят из строительных блоков сахаров, и их можно классифицировать в зависимости от того, сколько сахарных единиц объединено в их молекуле. Глюкоза, фруктоза и галактоза являются примерами однокомпонентных сахаров, также известных как моносахариды.Двухкомпонентные сахара называются дисахаридами, среди которых наиболее широко известны сахароза (столовый сахар) и лактоза (молочный сахар). Моносахариды и дисахариды обычно называют простыми углеводами. Длинноцепочечные молекулы, такие как крахмалы и пищевые волокна, известны как сложные углеводы. На самом деле, однако, есть более явные различия. В таблице 1 представлен обзор основных типов углеводов в нашем рационе.

Таблица 1. Примеры углеводов, основанные на различных классификациях.

КЛАСС

ПРИМЕРЫ

Моносахариды

Глюкоза, фруктоза, галактоза

Дисахариды

Сахароза, лактоза, мальтоза

Олигосахариды

Фруктоолигосахариды, мальтоолигосахариды

Полиолы

Изомальт, мальтит, сорбит, ксилит, эритрит

Полисахариды крахмала

Амилоза, амилопектин, мальтодекстрины

Некрахмальные полисахариды
(пищевые волокна)

Целлюлоза, пектины, гемицеллюлозы, камеди, инулин

Углеводы также известны под следующими названиями, которые обычно относятся к определенным группам углеводов 1 :

  • сахара
  • простых и сложных углеводов
  • устойчивый крахмал
  • пищевые волокна
  • пребиотики
  • собственных и добавленных сахаров

Различные названия происходят из-за того, что углеводы классифицируются в зависимости от их химической структуры, а также в зависимости от их роли или источника в нашем рационе.Даже ведущие органы здравоохранения не имеют согласованных общих определений для различных групп углеводов 2 .

3. Виды углеводов

3.1. Моносахариды, дисахариды и полиолы

Простые углеводы, содержащие одну или две единицы сахара, также известны как сахара. Примеры:

  • Глюкоза и фруктоза: моносахариды, которые содержатся во фруктах, овощах, меде, а также в пищевых продуктах, таких как глюкозно-фруктозные сиропы
  • Столовый сахар или сахароза представляет собой дисахарид глюкозы и фруктозы и встречается в природе в сахарной свекле, сахарном тростнике и фруктах
  • Лактоза, дисахарид, состоящий из глюкозы и галактозы, является основным углеводом молока и молочных продуктов
  • Мальтоза представляет собой дисахарид глюкозы, содержащийся в сиропах из солода и крахмала

Моносахаридные и дисахаридные сахара, как правило, добавляются в пищевые продукты производителями, поварами и потребителями и называются «добавленными сахарами».Они также могут присутствовать в виде «свободных сахаров», которые естественным образом содержатся в меде и фруктовых соках.

Полиолы, или так называемые сахарные спирты, тоже сладкие и могут использоваться в пищевых продуктах так же, как и сахар, но имеют более низкую калорийность по сравнению с обычным столовым сахаром (см. Ниже). Они действительно встречаются в природе, но большинство используемых нами полиолов получают путем превращения сахаров. Сорбитол является наиболее часто используемым полиолом в продуктах питания и напитках, в то время как ксилит часто используется в жевательных резинках и мятных конфетах. Изомальт - это полиол, производимый из сахарозы, часто используемый в кондитерских изделиях.При употреблении в пищу в слишком больших количествах полиолы могут оказывать слабительное действие.

Если вы хотите узнать больше о сахарах в целом, прочтите нашу статью «Сахара: ответы на общие вопросы», статью «Решение общих вопросов о подсластителях» или изучите возможности и трудности замены сахара в выпечке и полуфабрикатах ( «Сахар с точки зрения пищевых технологий»).

3.2. Олигосахариды

Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) определяет олигосахариды как углеводы с 3-9 сахарными единицами, хотя другие определения допускают немного более длинные цепи.Наиболее известны олигофруктаны (или, в собственном научном выражении: фруктоолигосахариды), которые содержат до 9 единиц фруктозы и естественным образом встречаются в овощах с низкой сладостью, таких как артишоки и лук. Рафиноза и стахиоза - два других примера олигосахаридов, которые содержатся в некоторых бобовых, зернах, овощах и меде. Большинство олигосахаридов не расщепляются на моносахариды пищеварительными ферментами человека, а вместо этого используются микробиотой кишечника (дополнительную информацию см. В нашем материале о пищевых волокнах).

3.3. Полисахариды

Десять или более, а иногда даже несколько тысяч сахарных единиц необходимы для образования полисахаридов, которые обычно делятся на два типа:

  • Крахмал, который является основным запасом энергии в корнеплодах, таких как лук, морковь, картофель и цельнозерновые продукты. Он имеет цепи глюкозы разной длины, более или менее разветвленные, и встречается в гранулах, размер и форма которых различаются между растениями, которые их содержат. Соответствующий полисахарид у животных называется гликогеном.Некоторые крахмалы могут перевариваться только микробиотой кишечника, а не механизмами нашего собственного тела: они известны как устойчивые крахмалы.
  • Некрахмальные полисахариды, которые входят в группу пищевых волокон (хотя некоторые олигосахариды, такие как инулин, также считаются диетическими волокнами). Примерами являются целлюлоза, гемицеллюлозы, пектины и камеди. Основными источниками этих полисахаридов являются овощи и фрукты, а также цельнозерновые продукты. Отличительной чертой некрахмальных полисахаридов и фактически всех пищевых волокон является то, что люди не могут их переваривать; следовательно, их среднее содержание энергии ниже по сравнению с большинством других углеводов.Однако некоторые типы клетчатки могут метаболизироваться кишечными бактериями, в результате чего образуются полезные для нашего организма соединения, такие как короткоцепочечные жирные кислоты. Узнайте больше о пищевых волокнах и их важности для нашего здоровья в нашей статье о «цельнозерновых» и «диетических волокнах».

Далее мы будем иметь в виду «сахара», когда говорим о моно- и дисахаридах, и «волокна», когда говорим о некрахмальных полисахаридах.

4. Функции углеводов в нашем организме

Углеводы - важная часть нашего рациона.Наиболее важно то, что они обеспечивают энергией самые очевидные функции нашего тела, такие как движение или мышление, а также «фоновые» функции, которые мы большую часть времени даже не замечаем. 1 . Во время пищеварения углеводы, состоящие из более чем одного сахара, расщепляются на моносахариды пищеварительными ферментами, а затем непосредственно всасываются, вызывая гликемический ответ (см. Ниже). Организм напрямую использует глюкозу в качестве источника энергии в мышцах, мозговых и других клетках.Некоторые из углеводов не могут быть расщеплены, и они либо ферментируются кишечными бактериями, либо проходят через кишечник без изменений. Интересно, что углеводы также играют важную роль в структуре и функциях наших клеток, тканей и органов.

4.1. Углеводы как источник энергии и их хранение

Углеводы, расщепленные в основном на глюкозу, являются предпочтительным источником энергии для нашего тела, поскольку клетки нашего мозга, мышц и всех других тканей напрямую используют моносахариды для удовлетворения своих энергетических потребностей.В зависимости от вида один грамм углеводов обеспечивает разное количество энергии:

  • Крахмал и сахар являются основными углеводами, обеспечивающими энергию, и обеспечивают 4 килокалории (17 килоджоулей) на грамм
  • Полиолы содержат 2,4 килокалории (10 килоджоулей) (эритритол вообще не усваивается, поэтому дает 0 калорий)
  • Пищевые волокна 2 килокалории (8 килоджоулей)

Моносахариды непосредственно абсорбируются тонкой кишкой в ​​кровоток, откуда они транспортируются к нуждающимся клеткам.Некоторые гормоны, в том числе инсулин и глюкагон, также являются частью пищеварительной системы. Они поддерживают уровень сахара в крови, удаляя или добавляя глюкозу в кровоток по мере необходимости.

Если не использовать напрямую, организм превращает глюкозу в гликоген, полисахарид, подобный крахмалу, который хранится в печени и мышцах в качестве легкодоступного источника энергии. Когда это необходимо, например, между приемами пищи, ночью, во время подъемов физической активности или во время коротких периодов голодания, наш организм превращает гликоген обратно в глюкозу, чтобы поддерживать постоянный уровень сахара в крови.

Мозг и красные кровяные тельца особенно зависят от глюкозы как источника энергии и могут использовать другие формы энергии из жиров в экстремальных обстоятельствах, например, в очень длительные периоды голодания. Именно по этой причине уровень глюкозы в крови должен постоянно поддерживаться на оптимальном уровне. Примерно 130 г глюкозы необходимо в день только для покрытия энергетических потребностей мозга взрослого человека.

4.2. Гликемический ответ и гликемический индекс

Когда мы едим пищу, содержащую углеводы, уровень глюкозы в крови повышается, а затем понижается, и этот процесс известен как гликемический ответ.Он отражает скорость переваривания и всасывания глюкозы, а также влияние инсулина на нормализацию уровня глюкозы в крови. На скорость и продолжительность гликемического ответа влияет ряд факторов:

  • Сама еда:
    • Тип сахара (ов), образующих (ых) углевод; например фруктоза имеет более низкий гликемический ответ, чем глюкоза, а сахароза имеет более низкий гликемический ответ, чем мальтоза
    • Строение молекулы; например крахмал с большим количеством разветвлений легче расщепляется ферментами и, следовательно, более легко усваивается, чем другие
    • Используемые методы приготовления и обработки
    • Количество других питательных веществ в пище, таких как жир, белок и клетчатка
  • (метаболические) обстоятельства у каждого человека:
    • Степень жевания (механическое нарушение)
    • Скорость опорожнения желудка
    • Время прохождения через тонкий кишечник (частично зависит от пищи)
    • Сам метаболизм
    • Время приема пищи

Влияние различных пищевых продуктов (а также технологии обработки пищевых продуктов) на гликемический ответ классифицируется относительно стандарта, обычно белого хлеба или глюкозы, в течение двух часов после еды.Это измерение называется гликемическим индексом (GI). ГИ 70 означает, что еда или питье вызывают 70% ответа на глюкозу в крови, который можно было бы наблюдать с таким же количеством углеводов из чистой глюкозы или белого хлеба; однако большую часть времени углеводы едят как смесь вместе с белками и жирами, которые все влияют на GI.

Продукты с высоким ГИ вызывают большую реакцию глюкозы в крови, чем продукты с низким ГИ. В то же время продукты с низким ГИ перевариваются и усваиваются медленнее, чем продукты с высоким ГИ.В научном сообществе ведется много дискуссий, но в настоящее время недостаточно доказательств, чтобы предположить, что диета, основанная на продуктах с низким ГИ, связана со сниженным риском развития метаболических заболеваний, таких как ожирение и диабет 2 типа.

ГЛИКЕМИЧЕСКИЙ ИНДЕКС НЕКОТОРЫХ ОБЫЧНЫХ ПРОДУКТОВ (с использованием глюкозы в качестве стандарта)

Продукты с очень низким ГИ (≤ 40)

Сырое яблоко
Чечевица
Соевые бобы
Фасоль
Коровье молоко
Морковь (вареная)
Ячмень

Продукты с низким ГИ (41-55)

Лапша и макаронные изделия
Яблочный сок
Сырые апельсины / апельсиновый сок
Финики
Сырой банан
Йогурт (фрукты)
Цельнозерновой хлеб
Клубничное варенье
Сладкая кукуруза
Шоколад

Продукты питания с промежуточным ГИ (56-70)

Коричневый рис
Овсяные хлопья
Безалкогольные напитки
Ананас
Мед
Хлеб на закваске

Продукты с высоким ГИ (> 70)

Белый и непросеянный хлеб
Вареный картофель
Кукурузные хлопья
Картофель фри
Картофельное пюре
Белый рис
Рисовые крекеры

4.3. Функция кишечника и пищевые волокна

Хотя наш тонкий кишечник не может переваривать пищевые волокна, клетчатка помогает обеспечить хорошее функционирование кишечника за счет увеличения физического объема кишечника и, таким образом, стимулирования кишечного транзита. Когда неперевариваемые углеводы попадают в толстый кишечник, некоторые типы клетчатки, такие как камеди, пектины и олигосахариды, расщепляются микрофлорой кишечника. Это увеличивает общую массу кишечника и благотворно влияет на состав микрофлоры кишечника.Это также приводит к образованию продуктов жизнедеятельности бактерий, таких как жирные кислоты с короткой цепью, которые выделяются в толстой кишке, оказывая благотворное влияние на наше здоровье (дополнительную информацию см. В наших статьях о пищевых волокнах).

5. Резюме

Углеводы являются одним из трех макроэлементов в нашем рационе, и поэтому они необходимы для правильного функционирования организма. Они бывают разных форм, от сахара вместо крахмала до пищевых волокон, и присутствуют во многих продуктах, которые мы едим. Если вы хотите узнать больше о том, как они влияют на наше здоровье, прочтите нашу статью «Углеводы полезны или вредны для вас?».

Список литературы

  1. Каммингс Дж. Х. и Стивен А. М. (2007). Терминология и классификация углеводов. Европейский журнал клинического питания 61: S5-S18.
  2. Портал знаний JRC Европейской комиссии, укрепление здоровья и профилактика заболеваний. Доступ 17 октября 2019 г.
    .

    Смотрите также